IC Truyền Nhận CAN Cô Lập cho Truyền Thông Số Tốc Độ Cao

Created: Tháng Hai 26, 2021
Updated: Tháng Bảy 1, 2024

Hãy tưởng tượng nếu các thiết bị điện tử trong xe hơi của bạn cần một cặp dây để kết nối với nhau. Hệ thống dây cáp trong xe hơi đã là một thách thức lớn, nhưng CAN bus là một trong những giao thức giúp giảm bề rộng bus và số lượng dây. Mặc dù ban đầu được các nhà sản xuất lớn áp dụng thay vì ngành công nghiệp ô tô, CAN bus vẫn là một phần quan trọng của cảnh quan ô tô và được sử dụng trong các lĩnh vực như tự động hóa tòa nhà.

Về bản chất, bất kỳ hệ thống nào yêu cầu kết nối nhiều thiết bị trên một bus nối tiếp duy nhất có thể kéo dài một khoảng cách dài đều có thể sử dụng CAN bus. Thành phần kích hoạt là một bộ thu phát đặc biệt cung cấp tín hiệu logic cho phần còn lại của bus. Các ứng dụng công nghiệp, ô tô, robot và tương tự có thể yêu cầu một bộ thu phát CAN cách ly, tùy thuộc vào vị trí của hệ thống con cuối. Dưới đây là khi bạn cần sử dụng bộ thu phát CAN cách ly và các thành phần ví dụ bạn sẽ tìm thấy trên thị trường.

Hiểu về CAN Bus

Mạng lưới khu vực điều khiển (CAN) bus được phát triển ban đầu bởi Bosch và cuối cùng được mã hóa trong các tiêu chuẩn ISO 11898. Kiến trúc này khá đơn giản, mặc dù việc xây dựng khung dữ liệu có thể khó khăn cho người mới. Mỗi thiết bị trên bus sử dụng một bộ thu phát, sau đó truyền và nhận tin nhắn từ/tới bộ thu phát của mọi thiết bị khác trên bus. Một tính năng xác định cơ bản đảm bảo chỉ có nút mong muốn trên mạng thực sự xử lý dữ liệu nhận được. Cấu trúc của một CAN bus điển hình được hiển thị dưới đây.

Kiến trúc CAN bus với một bộ thu phát trên mỗi nút.

Các tính năng tiêu chuẩn được sử dụng trong giao thức CAN bus bao gồm một loạt các tốc độ dữ liệu, xử lý lỗi, phát hiện va chạm và chịu lỗi. Trong bus này, chúng ta có một hệ thống hai dây có thể kéo dài khoảng cách lớn, tùy thuộc vào tốc độ dữ liệu. Các tốc độ dữ liệu và khoảng cách tối đa được xác định trong các tiêu chuẩn CAN được hiển thị dưới đây. Lưu ý rằng mục cuối cùng được xác định trong thông số kỹ thuật CAN FD (ISO 11898-2); tiêu chuẩn này cho phép đóng gói nhiều dữ liệu hơn vào một khung duy nhất (64 byte so với 8 byte cho CAN cổ điển).

Một số ứng dụng ban đầu trong kiểm soát và giao tiếp công nghiệp có thể liên quan đến việc làm việc gần nguồn điện áp cao, do đó cách ly là cần thiết để bảo vệ các thành phần hệ thống. Thay vì sử dụng một biến áp ngoại vi để hủy bỏ các xung chung, bạn có thể sử dụng một IC bộ thu phát CAN.

Tại sao sử dụng bộ thu phát CAN cách ly?

Một IC bộ thu phát CAN cách ly tích hợp các tính năng tiêu chuẩn cần thiết để giao tiếp với CAN bus đồng thời đảm bảo cách ly galvanic cao. Khi các ứng dụng như ô tô, hàng không vũ trụ và một loạt các ứng dụng công nghiệp yêu cầu làm việc gần nguồn điện áp cao hoặc có khả năng xảy ra sự cố điện, bộ thu phát CAN cách ly là lý tưởng để đảm bảo độ tin cậy.

Vì bạn cần cân nhắc giữa cách ly galvanic với tốc độ dữ liệu và các tính năng tích hợp khác, hãy chú ý đến những thông số quan trọng sau:

Đánh giá cách ly. Cách ly là lý do chính mà các loại bộ thu phát này được sử dụng, và đánh giá ESD của chúng quan trọng để đảm bảo an toàn và tương thích với các sản phẩm khác và các ứng dụng cụ thể. Điều này thường được nêu dưới dạng giá trị RMS trong phạm vi kV.

Điện áp lỗi. Các lỗi điện có thể xảy ra trên bus, thay vì được gây ra bởi một nguồn điện bên ngoài. Điện áp lỗi thường là vài chục V đối với các thành phần chất lượng cao.

Đánh giá nhiệt độ. Vì bus CAN thường được triển khai trong môi trường khắc nghiệt, chúng có thể yêu cầu nhiệt độ cao. Hãy chắc chắn kiểm tra điều này trong bảng dữ liệu thành phần của bạn.

Tuân thủ tiêu chuẩn. Giống như nhiều thành phần quản lý điện, bảng dữ liệu cho các bộ thu phát CAN cách ly có thể chứa các tuyên bố tuân thủ. UL 1577 là một tiêu chuẩn phổ biến, nhưng các tiêu chuẩn IEC hoặc tiêu chuẩn ISO có thể được liệt kê nếu bộ thu phát nhắm đến các ứng dụng cụ thể.

Dưới đây là một số IC bộ thu phát CAN phổ biến bạn sẽ tìm thấy từ các nhà sản xuất và nhà phân phối linh kiện.

Texas Instruments, ISO1042QDWRQ1

Bộ thu phát CAN cách ly ISO1042QDWRQ1 từ Texas Instruments cung cấp tốc độ dữ liệu linh hoạt (CAN cổ điển lên đến 1 Mbps và CAN FD lên đến 5 Mbps). Bộ thu phát này hỗ trợ phạm vi điện áp chung lên đến +/- 30 V với khả năng bảo vệ lỗi lên đến 70 V. Nó cũng hỗ trợ nhiều giao diện logic với bộ điều khiển CAN tiêu chuẩn. Cách ly galvanic được đảm bảo lên đến 5 kV (RMS) với CMTI 100 kV/µs và điện áp làm việc 1060 V RMS.

Bố cục được khuyến nghị cho bộ thu phát CAN cách ly ISO1042QDWRQ1 từ Texas Instruments. Từ bảng dữ liệu ISO1042QDWRQ1

Maxim Integrated, MAX14882

MAX14882 từ Maxim Integrated hoạt động ở tốc độ lên đến 1 Mbps và cung cấp cách ly galvanic lên đến 5 kV (RMS) trong 60 giây với điện áp làm việc liên tục 848 V (RMS). LDO tích hợp chấp nhận phạm vi điện áp rộng cho giao diện cung cấp, và bộ thu phát này có khả năng chịu lỗi lên đến 54 V. Thành phần này cũng tuân thủ tiêu chuẩn UL 1577 cho cách ly cơ bản và cUL (CSA Bulletin 5A). Các ứng dụng lý tưởng bao gồm điều khiển tòa nhà, điều khiển công nghiệp và HVAC.

Mạch ứng dụng điển hình của MAX14882 với phân chia kết thúc. Từ tài liệu dữ liệu MAX14882.

NXP Semiconductors, TJA1052IT

Dòng TJA1052IT từ NXP Semiconductors được nhắm mục tiêu cụ thể cho xe điện, yêu cầu cách ly galvanic cao giữa các hệ thống điện áp cao và thấp. Linh kiện này cung cấp tốc độ dữ liệu lên đến 5 Mbps và có thể được sử dụng trong hệ thống 12 và 24 V. Ngoài việc cung cấp cách ly cao lên đến 5 kV, IC này còn tuân thủ UL 1577, IEC 61010, IEC 60950 và ISO6469. Các biến thể trong dòng này cung cấp cách ly lên đến 1 kV, 2 kV, hoặc 5 kV.

Mạch ứng dụng cho bộ thu phát CAN cách ly TJA1052IT. Từ tài liệu dữ liệu TJA1052IT.

Các Linh Kiện Khác cho Cách Ly và Giao Tiếp

Các linh kiện được trình bày ở đây chỉ là một số lựa chọn, nhưng chúng đại diện cho các linh kiện hàng đầu mà các nhà thiết kế cần cho nhiều ứng dụng. Ngoài những linh kiện này, bạn có thể cần thêm các bộ phận khác cho hệ thống có khả năng sử dụng bus CAN tiếp theo của mình.

Ngay cả sau khi bạn chọn các thành phần cuộn cảm chế độ chung và các bộ lọc khác cho hệ thống của mình, bạn có thể cần một loạt các thành phần khác để quản lý phân phối điện năng trong nguồn cung cấp điện của mình. Dưới đây là một số thành phần phổ biến khác cần thiết cho các hệ thống điện áp/dòng điện cao:

Dù bạn đang thiết kế loại hệ thống nào, bạn có thể tìm thấy các linh kiện cần thiết để đặt và định tuyến các giao thức bus số sử dụng các tính năng tìm kiếm và lọc tiên tiến trên Octopart. Bộ dữ liệu nhà sản xuất và nhà phân phối toàn diện từ Octopart, cùng với giao diện thân thiện với người dùng giúp bạn tìm thấy một loạt các IC bộ thu phát CAN cách ly. Hãy xem trang mạch tích hợp của chúng tôi để tìm các linh kiện bạn cần cho truyền dữ liệu và quản lý.

Hãy cập nhật với các bài viết mới nhất của chúng tôi bằng cách đăng ký nhận bản tin của chúng tôi.